WO2016148160A1 - ポリビニルアルコール系フィルム、ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法、偏光フィルム及び偏光板 - Google Patents

ポリビニルアルコール系フィルム、ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法、偏光フィルム及び偏光板 Download PDF

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Definitions

  • the weight average molecular weight of the polyvinyl alcohol resin is preferably 100,000 to 300,000, particularly preferably 110,000 to 280,000, and more preferably 120,000 to 260,000. If the weight average molecular weight is too small, sufficient optical performance tends to be difficult to obtain when the polyvinyl alcohol resin is used as an optical film, and if it is too large, the polyvinyl alcohol film tends to be difficult to stretch during the production of the polarizing film. There is.
  • the weight average molecular weight of the polyvinyl alcohol resin is a weight average molecular weight measured by GPC-MALS method.
  • the discharge speed of the polyvinyl alcohol resin aqueous solution discharged from the T-type slit die onto the cast drum is preferably 0.5 to 5 m / min, particularly preferably 0.8 to 4 m / min, and more preferably 1 to 3 m / min. If the discharge speed is too slow, the productivity tends to decrease, and if it is too fast, the fluency tends to be difficult.
  • the surface temperature of such a cast drum is preferably 40 to 99 ° C., particularly preferably 60 to 97 ° C. If the surface temperature is too low, drying tends to be poor, and if it is too high, foaming tends to occur.
  • the polyvinyl alcohol film of the present invention has a thickness variation coefficient of 1% or less over the entire surface of the film, but the thickness variation coefficient in the film flow direction (MD direction) is the polarization performance of the polarizing film. It is preferable that it is 0.7% or less at a point, Especially preferably, it is 0.6% or less, More preferably, it is 0.5% or less. Further, the variation coefficient of the thickness in the width direction (TD direction) is preferably 0.7% or less, particularly preferably 0.6% or less, and more preferably 0.5 in terms of the polarizing performance of the polarizing film. % Or less.
  • the polarizing film and polarizing plate obtained by the present invention have excellent thickness variation coefficient, no color unevenness, and excellent in-plane uniformity of polarization performance, portable information terminals, personal computers, televisions, projectors, signage, electronic desktops Computers, electronic clocks, word processors, electronic paper, game machines, videos, cameras, photo albums, thermometers, audio, liquid crystal display devices such as automobile and machinery instruments, sunglasses, anti-glare glasses, stereoscopic glasses, wearable displays, It is preferably used for a reflection reducing layer for display elements (CRT, LCD, organic EL, electronic paper, etc.), optical communication equipment, medical equipment, building materials, toys and the like.
  • display elements CRT, LCD, organic EL, electronic paper, etc.

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Abstract

　厚み変動が少なく、偏光特性に優れる偏光フィルムを得ることができるポリビニルアルコール系フィルム、更には偏光フィルムを提供する。そのポリビニルアルコール系フィルムは、厚み５～６０μｍ、幅２ｍ以上、長さ２ｋｍ以上であるポリビニルアルコール系フィルムであって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とする。

Description

ポリビニルアルコール系フィルム、ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法、偏光フィルム及び偏光板
　本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムに関する。さらに詳しくは、厚み変動が少なく、偏光特性に優れる偏光フィルムを得ることができるポリビニルアルコール系フィルム、及びかかるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法、並びに偏光フィルム、偏光板に関するものである。
　従来、ポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を水などの溶媒に溶解して原液を調製したのち、溶液流延法（キャスト法）により製膜して、金属加熱ロールなどを使用して乾燥することにより製造される。このようにして得られるポリビニルアルコール系フィルムは、透明性や染色性に優れたフィルムとして多くの用途に利用されており、その有用な用途の一つに偏光フィルムがあげられる。かかる偏光フィルムは、液晶ディスプレイの基本構成要素として用いられており、近年では高品位で高信頼性の要求される機器へとその使用が拡大されている。
　このような中、液晶テレビなどの画面の大型化にともない、従来品より一段と平坦性に優れ、かつ幅広長尺薄型の偏光フィルム、およびその原反となるポリビニルアルコール系フィルムが必要とされている。ポリビニルアルコール系フィルムが、厚み変動のために平坦でない場合には、偏光フィルムの厚み変動も大きくなり、偏光性能の面内均一性が不足したり、組み立てられた液晶セルに応力が生じたりして、液晶セル自体の変形や、耐久性の低下を引き起こす。このような問題への対策として、たとえば、ＴＤ方向（幅方向）の厚み変動が０．５μｍ／ｍｍ以下のポリビニルアルコール系フィルムを偏光フィルムの製造に用いることが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。また、厚み変動を抑えるために、ポリビニルアルコール系フィルムを、特定の位置関係にあるダイと金属ロールを用いて製膜する手法が提案されている（たとえば、特許文献２参照。）。
特開２００２－３１７２０号公報 特開２００２－１４４３５５号公報
　しかしながら、上記特許文献１においては、ＴＤ方向の厚み変動が、長さ１ｍｍ当たり０．５μｍ以下であるが、たかだか長さ１ｍｍの中での変動値であり、特に全幅が２ｍ以上であるような幅広フィルムの場合ではかかる変動値は大きく増大すると考えられる。更に全長２ｋｍ以上であるような長尺フィルムの場合では、かかるＴＤ方向の厚み変動は更に大きくなってしまう。
　また、ＴＤ方向の厚み変動だけを低減しても、ポリビニルアルコール系フィルムロールからフィルムを巻き出して、偏光フィルムを製造する場合には、ＭＤ方向（流れ方向：長手方向）の厚み変動のため、染色、延伸、ホウ酸処理といった各工程に供するにあたり均一な処理が困難となり、偏光フィルムの面内で偏光度が不均一になるという問題がある。
　上記特許文献２の実施例においては、フィルムのＴＤ方向の厚み変動が１．５μｍであるが、フィルムの厚さが７５μｍと分厚く、偏光フィルムの薄型化に対応するのが困難であり、６０μｍ以下に薄型化した場合には、充分な厚み精度を確保できないという問題点がある。なお、フィルムの厚さが３０μｍの場合、フィルムの厚み変動が１．５μｍであると、厚み変動係数は０．８％程度である。
　また、上記特許文献１の場合と同じように、ＴＤ方向の厚み変動だけを低減しても、ポリビニルアルコール系フィルムロールからフィルムを巻き出して、偏光フィルムを製造する場合には、ＭＤ方向の厚み変動のため、染色、延伸、ホウ酸処理といった各工程に供するにあたり均一な処理が困難となり、偏光フィルムの面内で偏光度が不均一になるという問題がある。
　また、ポリビニルアルコール系フィルムの厚み変動が大きく平坦でない場合は、ロールに巻き取ることが困難であり、保管および輸送中にフィルムが吸湿した際には、うねりが増大し、偏光フィルム製造前にフィルムの大部分を破棄せざるを得ないという問題点があった。
　そこで、本発明ではこのような背景下において、厚み変動が少なく、偏光特性に優れる偏光フィルムを得ることができるポリビニルアルコール系フィルム、及びかかるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法、並びに偏光フィルム、偏光板を提供することを目的とするものである。
　しかるに、本発明者等はかかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ポリビニルアルコール系フィルムの膜厚に着目し、その変動係数が小さくなるように制御することにより、偏光特性に優れた偏光フィルムが得られることを見出し、本発明を完成した。
　即ち、本発明の第１の要旨は、厚み５～６０μｍ、幅２ｍ以上、長さ２ｋｍ以上であるポリビニルアルコール系フィルムであって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムに関するものである。
　また、本発明の第２の要旨は、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を、Ｔ型スリットダイから回転するキャストドラム上に吐出して製膜し、連続的に乾燥して得られるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関するものである。
　更に、本発明の第３の要旨は、前記ポリビニルアルコール系フィルムからなることを特徴とする偏光フィルムに関するものである。
　そして、本発明の第４の要旨は、前記偏光フィルムの少なくとも片面に保護フィルムを設けてなる偏光板に関するものである。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、厚み精度に優れているため、偏光特性に優れた偏光フィルムが得られるものであり、とりわけ薄型で長尺の偏光フィルムの原反として好ましく用いられ、偏光度が面内で均一な偏光フィルムを得ることができるものである。
図１はＴ型スリットダイ吐出口からキャストドラム表面へのポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出状態（飛行時間）を示した説明図である。 図２はポリビニルアルコール系樹脂水溶液のキャストドラム表面への着陸状態について示した説明図である。 図３はＴ型スリットダイからキャストドラムへのポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出方向を示した説明図である。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、厚み５～６０μｍ、幅２ｍ以上、長さ２ｋｍ以上であるポリビニルアルコール系フィルムであって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムである。
　ここで、上記変動係数とは、以下の方法により求めるものである。
＜測定方法＞
　まず、ポリビニルアルコール系フィルムの任意の箇所の厚みを測定する。
・流れ方向（ＭＤ方向）の測定はキーエンス社製「分光干渉型膜厚計SI-T80」を用いて０．３ｍｍ刻みで幅方向（ＴＤ方向）の中央部と両端部の３箇所をそれぞれ6万点測定する。
・ＴＤ方向の測定は山文電気社製「連続膜厚計TOF-5R01」を用いて、ＭＤ方向の先端部、中央部、終端部の３箇所をそれぞれ4000点測定する。
　次いで、上記厚みの測定値について、下記式より標準偏差を計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　最後に以下に式より変動係数を計算する。
変動係数（C.V.）＝100×S.D./x
　なお、本発明において「フィルム全面における」とは、全長、全幅に対する測定を意味し、具体的にはＭＤ方向については中央部と両端部の最低３か所、ＴＤ方向についても中央と両端部の最低３か所を意味するものである。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、上記方法による厚みの変動係数が１％以下であることが必要であり、好ましくは０．７％以下、特に好ましくは０．５％以下、更に好ましくは０．４％以下である。厚みの変動係数が１％より大きいと、偏光フィルムの性能が悪化し、本発明の目的を達成することができない。
　また、上記厚みの変動係数の下限値は通常０．０１％、好ましくは０．０５％、特に好ましくは０．１％である。
　上記のような本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を、Ｔ型スリットダイから回転するキャストドラム上に吐出して製膜し、連続的に乾燥して製造されるものであることが好ましい。
　かかるポリビニルアルコール系樹脂としては、通常、未変性のポリビニルアルコール系樹脂、即ち、酢酸ビニルを重合して得られるポリ酢酸ビニルをケン化して製造される樹脂が用いられる。必要に応じて、酢酸ビニルと、少量（例えば、１０モル％以下、好ましくは５モル％以下）の酢酸ビニルと共重合可能な成分との共重合体をケン化して得られる樹脂を用いることもできる。酢酸ビニルと共重合可能な成分としては、例えば、不飽和カルボン酸（例えば、塩、エステル、アミド、ニトリル等を含む）、炭素数２～３０のオレフィン類（例えば、エチレン、プロピレン、ｎ－ブテン、イソブテン等）、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸塩等が挙げられる。また、ケン化後の水酸基を化学修飾して得られる変性ポリビニルアルコール系樹脂を用いることもできる。
　また、ポリビニルアルコール系樹脂として、側鎖に１，２－ジオール構造を有するポリビニルアルコール系樹脂を用いることもできる。かかる側鎖に１，２－ジオール構造を有するポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、（ｉ）酢酸ビニルと３，４－ジアセトキシ－１－ブテンとの共重合体をケン化する方法、（ｉｉ）酢酸ビニルとビニルエチレンカーボネートとの共重合体をケン化及び脱炭酸する方法、（ｉｉｉ）酢酸ビニルと２，２－ジアルキル－４－ビニル－１，３－ジオキソランとの共重合体をケン化及び脱ケタール化する方法、（ｉｖ）酢酸ビニルとグリセリンモノアリルエーテルとの共重合体をケン化する方法、等により得られる。
　ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、１０万～３０万であることが好ましく、特に好ましくは１１万～２８万、更に好ましくは１２万～２６万である。かかる重量平均分子量が小さすぎるとポリビニルアルコール系樹脂を光学フィルムとする場合に充分な光学性能が得られにくい傾向があり、大きすぎるとポリビニルアルコール系フィルムを偏光フィルム製造時の延伸が困難となる傾向がある。なお、上記ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ－ＭＡＬＳ法により測定される重量平均分子量である。
　本発明で用いるポリビニルアルコール系樹脂の平均ケン化度は、通常９８モル％以上であることが好ましく、特に好ましくは９９モル％以上、更に好ましくは９９．５モル％以上、殊に好ましくは９９．８モル％以上である。かかる平均ケン化度が小さすぎるとポリビニルアルコール系フィルムを偏光フィルムとする場合に充分な光学性能が得られない傾向がある。
　ここで、本発明における平均ケン化度は、ＪＩＳ　Ｋ　６７２６に準じて測定されるものである。
　本発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂として、変性種、重量平均分子量、平均ケン化度などの異なる２種以上のものを併用してもよい。
　上記ポリビニルアルコール系樹脂を用いてポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製し、この水溶液を回転するキャストドラム（ドラム型ロール）に流延して、キャスト法により製膜、乾燥することで、本発明のポリビニルアルコール系樹脂を連続的に製造することができ、例えば、以下の工程により製造することができる。
（Ａ）キャスト法によりフィルムを製膜する工程。
（Ｂ）製膜されたフィルムを加熱して乾燥する工程。
（Ｃ）乾燥されたフィルムをスリットした後、ロールに巻き取る工程。
　以下、前記工程（Ａ）について説明する。
　工程（Ａ）においては、上記のポリビニルアルコール系樹脂を、水などの溶剤を用いて洗浄し、遠心分離機などを用いて脱水して、含水率５０重量％以下のポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキとすることが好ましい。含水率が大きすぎると、所望する水溶液濃度にすることが難しくなる傾向がある。
　かかるポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを温水や熱水に溶解して、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製する。
　ポリビニルアルコール系樹脂水溶液の調製方法は、特に限定されず、例えば、加熱された多軸押出機を用いて調製してもよく、また、上下循環流発生型撹拌翼を備えた溶解缶に、前述したポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを投入し、缶中に水蒸気を吹き込んで、溶解及び所望濃度の水溶液を調製することもできる。
　ポリビニルアルコール系樹脂水溶液には、ポリビニルアルコール系樹脂以外に、必要に応じて、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどの一般的に使用される可塑剤や、ノニオン性、アニオン性、またはカチオン性の界面活性剤を含有させることが、ポリビニルアルコール系フィルムの製膜性の点で好ましい。
　このようにして得られるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の樹脂濃度は、１５～６０重量％であることが好ましく、特に好ましくは１７～５５重量％、更に好ましくは２０～５０重量％である。かかる樹脂濃度が低すぎると乾燥負荷が大きくなるため生産能力が低下する傾向があり、高すぎると粘度が高くなりすぎて均一な溶解ができにくくなる傾向がある。
　次に、得られたポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、脱泡処理される。脱泡方法としては、静置脱泡や多軸押出機による脱泡などの方法があげられる。多軸押出機としては、ベントを有した多軸押出機であれば、とくに限定されないが、通常はベントを有した２軸押出機が用いられる。
　脱泡処理ののち、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、一定量ずつＴ型スリットダイに導入され、回転するキャストドラム上に吐出及び流延されて、キャスト法により製膜される。
　Ｔ型スリットダイ出口のポリビニルアルコール系樹脂水溶液の温度は、８０～１００℃であることが好ましく、特に好ましくは８５～９８℃である。
　かかるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の温度が低すぎると流動不良となる傾向があり、高すぎると発泡する傾向がある。
　かかるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の粘度は、吐出時に５０～２００Ｐａ・ｓであることが好ましく、特に好ましくは７０～１５０Ｐａ・ｓである。
　かかる水溶液の粘度が、低すぎると流動不良となる傾向があり、高すぎると流涎が困難となる傾向がある。
　Ｔ型スリットダイからキャストドラムに吐出されるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出速度は、０．５～５ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは０．８～４ｍ／分、更に好ましくは１～３ｍ／分である。
　かかる吐出速度が遅すぎると生産性が低下する傾向があり、速すぎると流涎が困難となる傾向がある。
　また、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が、Ｔ型スリットダイ吐出口からキャストドラム表面へ達するまでの飛行時間が０．１～０．７秒であることが好ましく、後述する引張応力および圧縮応力の緩和の点から、０．２～０．６秒であることが特に好ましく、更に好ましくは、後述する環境起因の形状歪みを回避できる点で、０．２～０．４秒である。
　かかる飛行時間が短すぎても、長すぎても、厚み変動が増大する傾向がある。
　かかる飛行時間は、Ｔ型スリットダイ１からの吐出速度や、Ｔ型スリットダイ１の吐出口１ａからキャストドラム２の表面（接地点Ｐ）への距離Ａや、Ｔ型スリットダイ１のリップ開度、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液の粘度などで調節できるものである（図１を参照）。
　本発明において、得られるポリビニルアルコール系フィルムの厚み変動を低減するには、応力解放に伴う形状歪みを緩和する時間と、環境起因の形状歪みを極力回避する時間の設定を行なうことが好ましい。
　前者に関して、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液３が上方から回転するキャストドラム２の頂点に垂直吐出される場合、吐出直後のポリビニルアルコール系樹脂水溶液３は、キャストドラム側Ｒに引張応力が生じ、自由面側Ｓに圧縮応力が生じる（図２参照）。短時間で水溶液がキャストドラム２に接地すると、両応力差が厚み変動をもたらすが、比較的高粘度なポリビニルアルコール系樹脂水溶液３といえども、適当な応力緩和時間を設ければ、厚み変動への影響を小さくできる。本発明の飛行時間の下限値は、かかる応力緩和の時間を勘案して設定される。
　かかるキャストドラムの直径は、好ましくは２～５ｍ、特に好ましくは２．４～４．５ｍ、更に好ましくは２．８～４ｍである。
　かかる直径が小さすぎると乾燥長が不足し速度が出にくい傾向があり、大きすぎると輸送性が低下する傾向がある。
　かかるキャストドラムの幅は、好ましくは２ｍ以上であり、特に好ましくは３ｍ以上、更に好ましくは４ｍ以上、殊に好ましくは５～６ｍである。
　キャストドラムの幅が小さすぎると生産性が低下する傾向がある。
　かかるキャストドラムの回転速度は、３～５０ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは４～４０ｍ／分、更に好ましくは５～３５ｍ／分である。
　かかる回転速度が遅すぎると生産性が低下する傾向があり、速すぎると乾燥が不充分となる傾向がある。
　かかるキャストドラムの表面温度は、４０～９９℃であることが好ましく、特に好ましくは６０～９７℃である。
　かかる表面温度が低すぎると乾燥不良となる傾向があり、高すぎると発泡してしまう傾向がある。
　次いで、前記工程（Ｂ）について説明する。工程（Ｂ）は、製膜されたフィルムを加熱して乾燥する工程である。
　キャストドラムで製膜されたフィルムの乾燥は、膜の表面と裏面とを複数の熱ロールに交互に接触させることにより行なわれる。熱ロールの表面温度は、通常４０～１５０℃、好ましくは５０～１４０℃である。かかる表面温度が低すぎると乾燥不良となる傾向があり、高すぎると乾燥しすぎることとなり、うねりなどの外観不良を招く傾向がある。
　また、熱ロールは、例えば、表面をハードクロムメッキ処理又は鏡面処理した、直径０．２～２ｍのロールであり、通常２～３０本、好ましくは１０～２５本を用いて乾燥を行うことが好ましい。
　本発明においては、熱ロールによる乾燥後、フィルムに熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度は、６０～１５０℃が好ましく、特には７０～１４０℃が好ましい。熱処理温度が低すぎると、ポリビニルアルコール系フィルムの耐水性が低下する等して、位相差ふれの原因となる傾向があり、高すぎると偏光フィルム製造時の延伸性が低下する傾向がある。かかる熱処理方法としては、例えば、高温の熱ロールに接触させる方法や、フローティングドライヤーにて行う方法等が挙げられる。
　乾燥、必要に応じて熱処理が行われたフィルムは、前記工程（Ｃ）を経て製品（本発明のポリビニルアルコール系フィルム）となる。工程（Ｃ）は、フィルムの両端をスリットして、ロールに巻き取る工程である。
　なお、ここまでポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製し、この水溶液を回転するキャストドラム（ドラム型ロール）に流延して、キャスト法により製膜、乾燥し、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する方法を説明してきたが、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を樹脂フィルム上、または金属ベルト上に流延し、製膜、乾燥することも可能である。
　かくして本発明のポリビニルアルコール系フィルムが得られる。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、厚みが５～６０μｍであることが必要であり、薄型化の点から特に好ましくは５～５０μｍ、更に好ましくは５～３０μｍであり、破断回避の点から殊に好ましくは１０～３０μｍである。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、幅が２ｍ以上であることが必要であり、大面積化の点から特に好ましくは３ｍ以上、破断回避の点から更に好ましくは４～６ｍである。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、長さが２ｋｍ以上であることが必要であり、大面積化の点から特に好ましくは３ｋｍ以上、更に好ましくは４ｋｍ以上である。
　なお、フィルムの長さの上限は、破断回避の点から、好ましくは５０ｋｍ以下、特に好ましくは４０ｋｍ以下、更に好ましくは３０ｋｍ以下である。
　上述のように、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であるが、フィルムの流れ方向（ＭＤ方向）の厚みの変動係数は、偏光フィルムの偏光性能の点で０．７％以下であることが好ましく、特に好ましくは０．６％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。
　また、幅方向（ＴＤ方向）の厚みの変動係数は、偏光フィルムの偏光性能の点で、０．７％以下であることが好ましく、特に好ましくは０．６％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。
　ここで、ポリビルアルコール系フィルムの厚みが薄い場合は、偏光フィルム製造において流れ方向に偏光度が不均一になりやすく、原反の流れ方向（ＭＤ方向）の厚み精度が重要となる。
　本発明の厚み変動係数について詳細に詳述する。
　フィルムの厚み変動係数は、キャストドラムの平滑性、キャストドラムの均一な回転、Ｔ型スリットダイスリットの開口部の均一性、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出精度、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液のキャストドラムへの吐出角度、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液がキャストドラムに接地するまでの時間と距離、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液とキャストドラムの安定した接触、キャストドラムやその後の熱ロールにおける乾燥条件などに支配される。
　これらの中でも、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液とキャストドラムの安定した接触は重要であり、接触線（タッチライン）がＭＤ方向に前後すると、フィルムのＭＤ方向に厚み変動が生じる。また、接触線がＴＤ方向にゆらぐと、フィルムのＴＤ方向に厚み変動が生じる。かかるタッチラインの安定化のためには、次の［Ｉ］～[Ｖ]を調整する手法が有効であり好ましい。
[Ｉ]「Ｔ型スリットダイ１の吐出口１ａからキャストドラム２の表面（接地点Ｐ）へのポリビニルアルコール系樹脂水溶液の飛行距離Ａ（図１参照）。」
　該飛行距離Ａが長いほど、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液はキャストドラム２の回転や環境の気流の影響を受けやすいため、吐出口１ａからキャストドラム２への距離は可能な限り近接していることが望ましい。
　本発明において、Ｔ型スリットダイ１の吐出口１ａからキャストドラム２の表面（接地点Ｐ）への最短距離Ｂは好ましくは２ｍｍ以下であり、特に好ましくは、１．５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下である。かかる最短距離Ｂが大きすぎるとフィルムの厚み変動が増大する傾向がある。
[ＩＩ]「Ｔ型スリットダイ１からキャストドラム２へのポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出方向Ｄ（図３参照）。」
　ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が、上方からキャストドラム２に吐出され接地するまでに、重力により液だれするとタッチラインは乱れやすい。例えば、接地点Ｐにおけるキャストドラム２の接線と吐出方向Ｄが平行な場合、吐出液（ポリビニルアルコール系樹脂水溶液）は重力により下方だれしてスムーズな接地になりがたい。
　本発明においては、Ｔ型スリットダイ１からキャストドラム２への吐出方向（Ｔ型スリットダイ内部のリップ面が向いている方向）Ｄと、Ｔ型スリットダイ１の吐出口１ａとキャストドラム２の中心軸Ｃを結ぶ平面Ｅとのなす角度θが４０°以下であることが好ましく、特に好ましくは１～３０°、更に好ましくは２～２０°、殊に好ましくは３～１０°である。かかる角度θが大きすぎるとフィルムの厚み変動が増大する傾向にある。
［ＩＩＩ］「エアナイフ及び／またはエアチャンバ。」
　樹脂の押出し成形において、タッチラインを強制的に安定化するための一般的な手法である。エアナイフやエアチャンバとしては、公知の手法を用いることができる。
［ＩＶ］「Ｔ型スリットダイの水平度。」
　製膜されるフィルムの幅が２ｍ以上であるため、Ｔ型スリットダイの幅も２ｍ以上となる。かかる場合は、重力の影響を無視できず、Ｔ型スリットダイに剛性の高い材質を用いると共に、幅方向におけるＴ型スリットダイ中央部がたわまないように、吊り上げる手法が有効である。
　本発明においては、１本以上の吊り具でＴ型スリットダイが吊り上げられることが好ましく、具体的には、Ｔ型スリットダイの幅方向中央部の重力によるたわみが０．３ｍｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは０．２ｍｍ以下、更に好ましくは０．１ｍｍ以下である。かかるたわみ量を低減するには、吊り具の本数を増やしたり、吊り上げ位置を変更したりするなどの手法が挙げられる。
［Ｖ］「キャストドラムの空間的な変位量。」
　当然のことながら、キャストドラムが空間的にゆれるようでは、Ｔ型スリットダイからの吐出液は安定した接地が出来ない。本発明においては、回転するキャストドラムの上下、前後（ＭＤ方向）、左右（ＴＤ方向）への揺れが、それぞれ±５０μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは±４０μｍ以下、更に好ましくは±３０μｍ以下である。かかる揺れが大きすぎると、フィルムの厚み変動が増大する傾向にある。キャストドラムのゆれを低減するには、キャストドラムの重量を低減したり、モーター回転精度を上げたりするといった手法が挙げられる。
　本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、厚み精度に優れ、光学用のポリビニルアルコール系フィルムとして好適に用いられ、更には偏光膜用の原反として特に好ましく用いられる。
　以下、本発明のポリビニルアルコール系フィルムを用いて得られる偏光膜の製造方法について説明する。
　本発明の偏光膜は、上記ポリビニルアルコール系フィルムを、ロールから巻き出して水平方向に移送し、膨潤、染色、ホウ酸架橋、延伸、洗浄、乾燥などの工程を経て製造される。
　膨潤工程は、染色工程の前に施される。膨潤工程により、ポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れを洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色ムラなどを防止する効果もある。膨潤工程において、処理液としては、通常、水が用いられる。当該処理液は、主成分が水であれば、ヨウ化化合物、界面活性剤等の添加物、アルコール等が少量入っていてもよい。膨潤浴の温度は、通常１０～４５℃程度であり、膨潤浴への浸漬時間は、通常０．１～１０分間程度である。
　染色工程は、フィルムにヨウ素または二色性染料を含有する液体を接触させることによって行なわれる。通常は、ヨウ素－ヨウ化カリウムの水溶液が用いられ、ヨウ素の濃度は０．１～２ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウムの濃度は１～１００ｇ／Ｌが適当である。染色時間は３０～５００秒程度が実用的である。処理浴の温度は５～５０℃が好ましい。水溶液には、水溶媒以外に水と相溶性のある有機溶媒を少量含有させてもよい。
　ホウ酸架橋工程は、ホウ酸やホウ砂などのホウ素化合物を使用して行われる。ホウ素化合物は水溶液または水－有機溶媒混合液の形で濃度１０～１００ｇ／Ｌ程度で用いられ、液中にはヨウ化カリウムを共存させるのが、偏光性能の安定化の点で好ましい。処理時の温度は３０～７０℃程度、処理時間は０．１～２０分程度が好ましく、また必要に応じて処理中に延伸操作を行なってもよい。
　延伸工程は、一軸方向に３～１０倍、好ましくは３．５～６倍延伸することが好ましい。この際、延伸方向の直角方向にも若干の延伸（幅方向の収縮を防止する程度、またはそれ以上の延伸）を行なっても差し支えない。延伸時の温度は、４０～１７０℃が好ましい。さらに、延伸倍率は最終的に前記範囲に設定されればよく、延伸操作は一段階のみならず、製造工程の任意の範囲の段階に実施すればよい。
　洗浄工程は、例えば、水やヨウ化カリウム等のヨウ化物水溶液にポリビニルアルコール系フィルムを浸漬することにより行われ、フィルムの表面に発生する析出物を除去することができる。ヨウ化カリウム水溶液を用いる場合のヨウ化カリウム濃度は１～８０ｇ／Ｌ程度でよい。洗浄処理時の温度は、通常、５～５０℃、好ましくは１０～４５℃である。処理時間は、通常、１～３００秒間、好ましくは１０～２４０秒間である。なお、水洗浄とヨウ化カリウム水溶液による洗浄は、適宜組み合わせて行ってもよい。
　乾燥工程は、大気中で４０～８０℃で１～１０分間行えばよい。
　また、偏光フィルムの偏光度は、好ましくは９９．５％以上、より好ましくは９９．８％以上である。偏光度が低すぎると液晶ディスプレイにおけるコントラストを確保することができなくなる傾向がある。
　なお、偏光度は、一般的に２枚の偏光フィルムを、その配向方向が同一方向になるように重ね合わせた状態で、波長λにおいて測定した光線透過率（Ｈ１１）と、２枚の偏光フィルムを、配向方向が互いに直交する方向になる様に重ね合わせた状態で、波長λにおいて測定した光線透過率（Ｈ１）より、下式にしたがって算出される。
　　　〔（Ｈ１１－Ｈ１）／（Ｈ１１＋Ｈ１）〕１／２
　さらに、本発明の偏光フィルムの単体透過率は、好ましくは４２％以上である。かかる単体透過率が低すぎると液晶ディスプレイの高輝度化を達成できなくなる傾向がある。
　単体透過率は、分光光度計を用いて偏光フィルム単体の光線透過率を測定して得られる値である。
　かくして、本発明の偏光フィルムが得られるが、本発明の偏光フィルムは、色ムラの少ない偏光板を製造するのに好適である。
　以下、本発明の偏光板の製造方法について説明する。
　本発明の偏光フィルムは、その片面または両面に、接着剤を介して、光学的に等方性な樹脂フィルムを保護フィルムとして貼合されて偏光板となる。保護フィルムとしては、たとえば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンエステル、ポリ－４－メチルペンテン、ポリフェニレンオキサイドなどのフィルムまたはシートがあげられる。
　貼合方法は、公知の手法で行われるが、例えば、液状の接着剤組成物を、偏光膜、保護フィルム、あるいはその両方に均一に塗布した後、両者を貼り合わせて圧着し、加熱や活性エネルギー線を照射することで行われる。
　また、偏光フィルムには、薄膜化を目的として、上記保護フィルムの代わりに、その片面または両面にウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア樹脂などの硬化性樹脂を塗布し、硬化して偏光板とすることもできる。
　本発明により得られる偏光フィルムや偏光板は、厚み変動係数に優れ、色ムラがなく偏光性能の面内均一性にも優れており、携帯情報端末機、パソコン、テレビ、プロジェクター、サイネージ、電子卓上計算機、電子時計、ワープロ、電子ペーパー、ゲーム機、ビデオ、カメラ、フォトアルバム、温度計、オーディオ、自動車や機械類の計器類などの液晶表示装置、サングラス、防眩メガネ、立体メガネ、ウェアラブルディスプレイ、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ、有機ＥＬ、電子ペーパーなど）用反射低減層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具などに好ましく用いられる。
　以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
　尚、例中「部」、「％」とあるのは、重量基準を意味する。
　各物性について、次のようにして行った。
（１）厚み
　ポリビニルアルコール系フィルムのＭＤ方向とＴＤ方向の厚みを測定した。
・流れ方向（ＭＤ方向）の測定はキーエンス社製「分光干渉型膜厚計SI-T80」を用いて０．３ｍｍ刻みで、幅方向（ＴＤ方向）の中央部と両端部（両端から２０ｃｍ内側）の３か所をそれぞれ６万点測定する。
・ＴＤ方向の測定は山文電気社製「連続膜厚計TOF-5R01」を用いて、ＭＤ方向の先端部、中央部、終端部の３箇所をそれぞれ4000点測定する。
（２）厚み変動係数
　上記厚みの測定値を用いて、下記式より計算した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
（３）偏光度（％）
　得られた偏光フィルムの幅方向の中央部から、延伸方向２００ｍｍ×幅方向４０ｍｍの短冊サンプルを切り出し、大塚電子社製「ＲＥＴＳ－１１００Ａ」を用いて延伸方向に１０ｍｍピッチで１０点の偏光度を測定した。
＜実施例１＞
（ポリビニルアルコール系フィルムの製造）
　重量平均分子量１４２，０００、ケン化度９９．８モル％のポリビニルアルコール系樹脂１０００ｋｇ、水２０００ｋｇ、可塑剤としてグリセリン１００ｋｇを入れ、撹拌しながら１５０℃まで昇温して、樹脂濃度２５％に濃度調整を行い均一に溶解したポリビニルアルコール系樹脂水溶液を得た。次に該ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を、２軸押出機に供給して脱泡した後、水溶液温度を９５℃にし、Ｔ型スリットダイ吐出口より回転するキャストドラムに、吐出速度２．５ｍ／分で流延して製膜した。Ｔ型スリットダイ吐出口からキャストドラム表面への最短距離は２ｍｍであり、Ｔ型スリットダイからキャストドラムへの吐出方向（Ｔ型スリットダイ内部のリップ面が向いている方向）と、Ｔ型スリットダイ吐出口とキャストドラム中心軸を結ぶ平面とのなす角度は１５°である（表１参照。）。
　次いで、得られたフィルムをキャストドラムから剥離し、熱ロールを用いた乾燥とフローティングドライヤーを用いた熱処理を行なった。次いで両端部を幅４ｍになるようスリットで切り落とし、ポリビニルアルコール系フィルムを得た。
　得られたポリビニルアルコール系フィルムの特性を表２に示す。
　次に、上記で得られたポリビニルアルコール系フィルムを用いて、以下の要領で偏光フィルムを得て、以下の評価を行った。評価結果を表３に示す。
（偏光フィルムの製造）
　得られたポリビニルアルコール系フィルムを、水温２５℃の水槽に浸漬しつつ、１．７倍に延伸した。次にヨウ素０．５ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム３０ｇ／Ｌよりなる２８℃の水溶液中に浸漬しつつ１．６倍に延伸し、ついでホウ酸４０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム３０ｇ／Ｌの組成の水溶液（５５℃）に浸漬するとともに、同時に２．１倍に一軸延伸しつつホウ酸処理を行なった。その後、ヨウ化カリウム水溶液で洗浄行い、乾燥して総延伸倍率５．８倍の偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの偏光特性を表３に示す。
＜実施例２、３、５～７、比較例１～４＞
　実施例１において、フィルム製膜の条件を表１に示す通りに変更した以外は同様に行い、ポリビニルアルコール系フィルムを得、更に、実施例１と同様に偏光フィルムを得た。
　得られたポリビニルアルコール系フィルム、及び、偏光フィルムについて、実施例１と同様の評価を行った。評価結果を表２および表３に示す。
＜実施例４＞
　実施例１において、フィルム製膜の条件を表１に示す通りに変更し、更に水溶液の吐出に際しては、水溶液のタッチライン上部にエアナイフを設置し（高さ５ｍｍ、角度９０°）、エアナイフから風速１０ｋＰａでエアを吐出し、タッチラインを安定化したこと以外は実施例１と同様に行ない、ポリビニルアルコール系フィルムを得、更に、実施例１と同様に偏光フィルムを得た。
　得られたポリビニルアルコール系フィルム、及び、偏光フィルムについて、実施例１と同様の評価を行った。評価結果を表２および表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　実施例１～７のポリビニルアルコール系フィルムは、薄型幅広長尺であるにもかかわらず、ＭＤ方向、ＴＤ方向いずれの厚み変動係数も１％以下であるため、得られる偏光フィルムの偏光度は面内で均一であるのに対し、比較例１～４のポリビニルアルコール系フィルムは、厚みの変動係数が大きく、得られる偏光フィルムの偏光度が面内で不均一である。
　また、Ｔ型スリットダイ吐出口からキャストドラム表面への最短距離（ｍｍ）、Ｔ型スリットダイからキャストドラムへの吐出方向（Ｔ型スリットダイ内部のリップ面が向いている方向）とＴ型スリットダイ吐出口とキャストドラム中心軸を結ぶ平面とのなす角度（°）、エアナイフの使用などで、厚み変動係数の小さなポリビニルアルコール系フィルムを製造できることがわかる。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明により得られる偏光フィルムや偏光板は、厚み変動係数に優れ、偏光性能の面内均一性にも優れており、携帯情報端末機、パソコン、テレビ、プロジェクター、サイネージ、電子卓上計算機、電子時計、ワープロ、電子ペーパー、ゲーム機、ビデオ、カメラ、フォトアルバム、温度計、オーディオ、自動車や機械類の計器類などの液晶表示装置、サングラス、防眩メガネ、立体メガネ、ウェアラブルディスプレイ、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ、有機ＥＬ、電子ペーパーなど）用反射低減層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具などに好ましく用いられる。

Claims (8)

  1. 　厚み５～６０μｍ、幅２ｍ以上、長さ２ｋｍ以上であるポリビニルアルコール系フィルムであって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルム。
  2. 　ポリビニルアルコール系フィルムの厚みが３０μｍ以下であって、かつポリビニルアルコール系フィルムの流れ方向（ＭＤ方向）の厚みの変動係数が、０．７％以下であることを特徴とする請求項１記載のポリビニルアルコール系フィルム。
  3. 　ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を、Ｔ型スリットダイから回転するキャストドラム上に吐出して製膜し、連続的に乾燥して得られるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であって、フィルム全面における厚みの変動係数が１％以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
  4. 　Ｔ型スリットダイからキャストドラムのドラム表面への最短距離が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
  5. 　Ｔ型スリットダイからキャストドラムへの吐出方向（Ｔ型スリットダイ内部のリップ面が向いている方向）と、Ｔ型スリットダイ吐出口とキャストドラム中心軸を結ぶ平面とのなす角度が、４０°以下であることを特徴とする請求項３または４記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
  6. 　水溶液がキャストドラムに接地するタッチラインを、エアナイフにより安定化させることを特徴とする請求項３～５いずれか記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
  7. 　請求項１または２記載のポリビニルアルコール系フィルムからなることを特徴とする偏光フィルム。
  8. 　請求項７記載の偏光フィルムの少なくとも片面に保護フィルムを設けてなることを特徴とする偏光板。
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